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EVOLUÇÃO

Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Fitotecnia, Tecnologia de Alimentos e Sócio-Economia. EVOLUÇÃO. Agronomia. unesp. Disciplina:. Prof. : Mario Luiz Teixeira de Moraes. COLABORADORES :

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  1. Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Fitotecnia, Tecnologia de Alimentos e Sócio-Economia EVOLUÇÃO Agronomia unesp Disciplina: Prof. :Mario Luiz Teixeira de Moraes COLABORADORES: Christian Luis Ferreira Berti Marcela Aparecida de Moraes Selma Maria Bozzite Moraes Ilha Solteira, SP 2º Semestre/2010

  2. MUTAÇÃO DERIVA BASE GENÉTICA POPULAÇÃO BASE GENÉTICA SELEÇÃO FLUXO GÊNICO Princípios básicos de genética de populações FATORES EVOLUTIVOS

  3. CARGA GENÉTICA • Corresponde a toda redução que existe na adaptação real ou potencial de uma população devido a presença de variação genética. Assim, os indivíduos responsáveis pela carga genética são aqueles cujos valores adaptativos são inferiores à média dos heterozigotos em mais de dois desvios-padrão (Mettler & Gregg, 1973).

  4. 1s 1s CARGA GENÉTICA

  5. CARGA GENÉTICA • UMA REDUÇÃO NA APTIDÃO MÉDIA DOS MEMBROS DE UMA POPULAÇÃO, POR CAUSA DOS GENES DELETÉRIOS OU DAS COMBINAÇÕES DELETÉRIAS DE GENES QUE ELA CONTÉM (RIDLEY, 2006).

  6. ADAPTAÇÃO • UMA PARTICULARIDADE DE UM INDIVÍDUO QUE PERMITE QUE ELE SOBREVIVA E REPRODUZA MELHOR EM SEU AMBIENTE NATURAL DO QUE SE NÃO A POSSUÍSSE (RIDLEY, 2006).

  7. Aula: 08/10/10 DERIVA GENÉTICA

  8. DERIVA GENÉTICA • Flutuações aleatórias na frequência de alelos, devido a erros de amostragem, havendo tendência de fixar-se um ou outro alelo, especialmente em populações de base genética restrita.

  9. EXISTÊNCIA DA DERIVA • WARWICK KERR & S. WRIGHT: • Experimental studies of the distribution of gene frequencies in very small populations of Drosophila melanogaster. • I. Forked. Evolution, v.8, p.172-177, 1954. • II. Bar. Evolution, v.8, p.225-240, 1954. • III. Aristapedia and spineless. Evolution, v.8, p.293-302, 1954.

  10. I. CERDAS FORKED (CERDA BIFURCADA OU RECURVADA) Após16 gera ções

  11. 29 fixado 26 segragando 41 perdido 96: Populações após 16 gerações com freq (A) = 0,5

  12. Exemplo em que o alelo A foi fixado em 1 Pop com 8 indivíduos Freq. Obs. Freq. Esp. Qui-qua Pop. Ger. Freq(A) AA Aa aa AA Aa aa 1 1 0.5625 .375 .375 .250 3 4 2 0.2439 1 2 0.6875 .500 .375 .125 4 3 1 0.0238 1 3 0.8750 .750 .250 .000 6 2 0 0.0000 1 4 0.8750 .750 .250 .000 6 2 0 0.0000 1 5 0.9375 .875 .125 .000 7 1 0 0.3200 1 6 0.9375 .875 .125 .000 7 1 0 0.3200 1 7 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 8 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 9 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 10 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 11 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 12 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 13 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 14 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 15 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000 1 16 1.0000 1.000 .000 .000 8 0 0 0.0000

  13. Exemplo em que o alelo A foi perdido em 1 Pop com 8 indivíduos Freq. Obs. Freq. Esp. Qui-qua Pop. Ger. Freq(A) AA Aa aa AA Aa aa 2 1 0.4375 .125 .625 .250 2 4 3 0.3406 2 2 0.3750 .250 .250 .500 1 4 3 1.2800 2 3 0.5000 .125 .750 .125 2 4 2 1.5313 2 4 0.2500 .000 .500 .500 1 3 5 0.5000 2 5 0.1875 .125 .125 .750 0 2 5 1.8988 2 6 0.0625 .000 .125 .875 0 1 7 0.3200 2 7 0.0625 .000 .125 .875 0 1 7 0.3200 2 8 0.0625 .000 .125 .875 0 1 7 0.3200 2 9 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 10 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 11 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 12 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 13 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 14 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 15 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000 2 16 0.0000 .000 .000 1.000 0 0 8 0.0000

  14. CONSEQUÊNCIA DA DERIVA • Deriva tende a produzir homozigotia e que é o acaso que determina qual alelo é fixado numa determinada população.

  15. EFEITOS DA DERIVA pop pequena

  16. EFEITOS DA DERIVA

  17. DERIVA GENÉTICA Modificação aleatória das frequências gênicas em consequência da amostragem. 1. Populaçõesgrandes:equilíbrio de Hardy-Weinberg – desvios sem significância. 2. Populações pequenas: desvios são comumente muito grandes (deriva genética), de tal forma que a simples ação do acaso implica que a frequência de um gene poderá atingir 0% (eliminação), enquanto a de seu alelo atinge a de 100% (fixação), sejam eles neutros, desfavoráveis ou favoráveis.

  18. DERIVA GENÉTICA Prováveis origens de populações pequenas: a) No seu início (princípio ou efeito de fundador = founder effect); b) Em um dado momento de sua história (efeito gargalo de garrafa, “Bottle neck effect” ou efeito do afunilamento); c) Intervalos regulares ao longo do tempo (variação cíclica); d) Constantemente.

  19. DERIVA GENÉTICA A seleção natural terá, em populações pequenas, papel secundário, pois o acaso poderá, num dado momento e com maior eficiência, agir em sentido contrário ao da seleção. Assim, em tais populações, a evolução pode, em função da deriva genética, seguir linhas inadaptativas, isto é, tomar direções contrárias à adaptação.

  20. AMOSTRAGEM • EM POPULAÇÕES DE TAMANHO FINITO, EVENTOS AO ACASO – SOB A FORMA DE ERRO DE AMOSTRAGEM NA RETIRADA DOS GAMETAS DO CONJUNTO GÊNICO – PODEM CAUSAR EVOLUÇÃO (FREEMAN & HERRON, 2009).

  21. AA AA Aa Aa Aa Aa aa aa Po EHW AA AA Aa Aa Aa Aa aa aa Aa Aa Aa Aa aa aa SN (AA, Aa) P1 P1 AA AA Aa Aa Aa Aa P1

  22. DERIVA GENÉTICA Deriva: perda de variação genética dentro das populações e na divergência genética entre elas, inteiramente ao acaso. (Futuyma, 1992).

  23. DERIVA GENÉTICA X SELEÇÃO A SELEÇÃO É O SUCESSO REPRODUTIVO DIFERENCIAL QUE ACONTECE POR ALGUM MOTIVO; A DERIVA GENÉTICA É O SUCESSO REPRODUTIVO DIFERENCIAL QUE SIMPLESMENTE ACONTECE (FREEMAN & HERRON, 2009).

  24. Conseqüências da Deriva Fixação do alelo Perda do alelo Quando a população efetiva é pequena, as flutuações ao acaso podem levar à completa fixação de um ou outro alelo. Assim, o efeito de DERIVA GENÉTICA (flutuações ao acaso nas frequências alélicas) é negligenciável em grandes populações, mas adquire importância em populações pequenas. (GARDNER & SNUSTAD, 1987)

  25. População finita de tamanhoconstante: N=10 Amostragem: Produz alterações casuais nas frequências gênicas A1A1 A1A1 A1A1 A1A1 A1A1 A1A1 A1A1 A1A2 A1A2 7 2 1 A2A2 Fonte: Adaptado de Stansfield (1985)

  26. Amostragem casual:deriva genética. Maior dispersão de freqüências gênicas na população de menor tamanho. Estes fatores estão relacionados com a estrutura da população: As frequências iniciais p0 e q0; O tempo disponível para o processo ter efeito (t); O tamanho da população (N). Exemplo: = 0,5 = 20 gerações

  27. Fonte: Shorrocks, 1980.

  28. 2,8 N 1,4N ou 14 gerações Para N=10 t: 28 gerações para fixação ou perda Para N=100 t:280 gerações para fixação ou perda Fonte: Hartl & Clark, 1989.

  29. WinPop • AUTORES: • - Paulo A. S. Nuin – nuin@usp.br. • - Paulo A. Otto – otto@usp.br. • Instituto de Biociências/USP – São Paulo, SP

  30. Perda Fixação Queda na variabilidade Fonte: Freire-Maia, 1974.

  31. I curto I longo 1s 2s 3s ou Fonte: Freire-Maia, 1974.

  32. A B A(0,5) a(0,5) A(0,5) a(0,5) N=5000 N=50 0,45 ____1s____ 0,55 0,40 ____2s____ 0,60 0,35 ____3s____ 0,45 0,495 ____1s____ 0,505 0,490 ____2s____ 0,510 0,485 ____3s____ 0,515

  33. 1s 1s / / 2s 2s 3s 3s

  34. 5 km 27 km 30 km SHANGRILÁ: 50 ha 10 árvores 18 km 17 km LARANJA: 23 ha 12 árvores SANTA: 25 ha 15 árvores Reserva: 287 ha 53 árvores Figura 1. Esquema dos fragmentos amostrados, com suas perspectivas áreas distâncias entre fragmentos e números de indivíduos. (Fonte: Souza, 1997).

  35. TABELA. Freqüência alélica, número de alelo perdidos e número de alelo fixados de subpopulações criadas artificialmente e agrupadas em 3 categorias: Fr-25%:Sp-1, Sp2, Sp-3, Sp-4; Fr-50%: Sp-5, Sp-6; Cs60 (Sp-7), e PO (permanência de todas as árvores da população original situada na Reserva). (Fonte: SOUZA, 1997).

  36. DERIVA Freqüências alélicas de dois locos em três populações de Eucalyptus grandis: PSG (Ne =35), PSI (Ne = 14) e PSP (Ne =6) Fonte: Mori, 1993.

  37. DERIVA: ↑VARIABILIDADE • Se a deriva está associada sempre com a redução de variabilidade e fixação de alelos, como é que ela pode ser um mecanismo amplificador de variabilidade?

  38. DERIVA: ↑VARIABILIDADE ENTRE POPULAÇÕES

  39. DERIVA: ↓VARIABILIDADE DENTRO DE POP. E ↑VARIABILIDADE ENTRE POPULAÇÕES

  40. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FREEMAN, S.; HERRON, J.C. Análise evolutiva. Trad. BORGES-OSÓRIO, M.R.; FISCHER, R. 4. ed., Porto Alegre: Artmed Editora, 2009. 848p. FREIRE-MAIA, N. Genética de populações humanas. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 1974. 216p. FUTUYMA, D.J. Biologia evolutiva. Trad. VIVO, M. e Coord. SENE, F.M. Ribeirão Preto:Sociedade Brasileira de Genética/CNPq, 1992. 631p. GARDNER, E.J. & SNUSTAD, D.P. Genética. 7a. edição. Trad. SANTOS, C.N.D.; FREIRE, H.L.; BONALDO, M.C.; FERREIRA, P.C.G.; FRAGOSO, S.P.; ARENA, J.F.P. Rio de Janeiro: Editora Guanabara S/A, 1987. 497p. HARTL, D.L. & CLARK, A.G. Principles of populations genetics. Sunderland, Sinauer Associates, Inc. Publishers, 1989. 682p. METTLER, L.E.; GREGG, T.G. Genética de populações e evolução. São Paulo: Editora Polígono, 1973. 262p. MORI, E.S. Variabilidade genética isoenzimática em uma população de Eucalyptus grandis Hill ex Maiden submetida a diferentes intensidades de seleção. Piracicaba, 1993. 119p. (Doutorado – ESALQ/USP). RIDLEY, M. Evolução. Porto Alegre: Artmed Editora, 2006. 752p. SENE, F.M. Cada Caso, Um Caso... Puro Acaso: Os processos de evolução biológica dos seres vivos. Ribeirão Preto: SBG, 2009. 252p. SHORROCKS, B. A origem da diversidade: as bases genéticas da evolução. Trad. MORGANTE, J. & OTTO, P.G. São Paulo: T.A. Queiroz: Editora da Universidade de São Paulo, 1980. 181p. SOUZA, L.M.F.I. Estrutura genética de populações naturais de Chorisia speciosa St. Hil. (Bombacaceae) em fragmentos florestais na região de Bauru (SP) – Brasil. Piracicaba, 1997. 76p. (Mestrado – ESALQ/USP). STANSFIELD, W.D. Genética. 2ª. Edição. Trad. JAPARDO, T.R.S. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1985. 514p. VEASEY, E.A.; MARTINS, P.S.; BRESSAN, E.A.; MORGANTE, C.V. Evolução. Piracicaba: ESALQ/USP, 2004. 72p.

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